上海交通大学设计学院侯开元、董占勋据北京大学(刘树岩):一个国际团队开创了一种动态图像方法来测量银河系盘面翘曲的进动率。
使用不同年龄的造父变星样本,这种方法可以清楚地观察到银河系翘曲的进动方向和速率。
基于这些测量,研究小组揭示了银河系目前的暗物质晕是略扁
【菜科解读】
在这位艺术家的印象中,星系盘扭曲在暗物质光环的扭矩下优雅地跳舞。
上海交通大学设计学院侯开元、董占勋据北京大学(刘树岩):一个国际团队开创了一种动态图像方法来测量银河系盘面翘曲的进动率。

使用不同年龄的造父变星样本,这种方法可以清楚地观察到银河系翘曲的进动方向和速率。
基于这些测量,研究小组揭示了银河系目前的暗物质晕是略扁的。
这篇论文发表在《自然天文学》上,题为由逆行进动的星系盘翘曲揭示的略扁的暗物质晕。
在附近的宇宙中,近三分之一的圆盘星系不是完美的圆盘,而是呈现出类似薯片的扭曲形状。
天文学家将这种现象称为圆盘翘曲。

银河系,作为一个典型的圆盘星系,也有这种扭曲的特征。
这个倾斜旋转的星系盘,很像旋转的陀螺,由于周围暗物质晕施加的扭矩,不可避免地会发生岁差。
然而,这一重要的动态参数在方向和速率上的测量一直备受争议。
这是因为以前的测量依赖于间接运动学方法,其中使用的示踪剂受到动态扰动或加热效应的影响,极大地限制了其准确性和精度。
这项研究使用了盖亚发现的2600颗经典造父变星作为示踪剂,以及盖亚和LAMOST的精确距离和年龄数据。
利用这个样本,研究人员应用运动图像方法构建了不同年龄人群的银河系星盘三维结构。

通过观察盘面翘曲如何随着年龄的增长而演变,这项研究发现,翘曲以2 km/s/kpc(或每百万年0.12度)的速度向逆行方向前进。
进一步的详细测量表明,进动率随着径向距离的减小而减小,这表明当前包裹经线的暗物质晕是略扁的,平坦值q在0.84到0.96之间。
这一测量结果为研究银河系暗物质晕的演化提供了一个关键的锚点。
天文学家运用一种新型空间考古学技术,通过分析星系气体中的化学特征,重建了NGC1365在漫长宇宙历史中的演化历程。
图片来源:MelissaWeiss/哈佛史密松天体物理中心 通过分析遥远星系的化学指纹,天文学家重建了其长达120亿年的演化历程。
这一新方法有助于揭示星系——包括银河系在内——在宇宙时间尺度上是如何形成的。
由哈佛史密松天体物理中心领衔的一支天文学家团队,首次将星系考古学方法应用于银河系以外的星系,以揭示其演化历史。
该方法通过分析空间中遗留的化学特征,重建星系的形成与演化过程。
这项研究成果发表于《自然天文学》杂志,提出了一种强大的新方法,用于重建遥远星系的演化历史。
该研究还有助于确立一个名为星系考古学的新兴研究领域。
这是我们首次在银河系以外的星系中,以如此精细的程度应用化学考古学方法。
论文第一作者、哈佛大学教授兼天体物理学中心主任丽莎凯利说,我们希望理解自身起源:银河系是如何形成的?我们今天呼吸的氧气又是如何产生的? 利用化学指纹绘制星系地图 为开展此项研究,研究人员使用了TYPHOON巡天项目的数据,这些数据由拉斯坎帕纳斯天文台的伊雷内杜邦望远镜采集。
他们聚焦于NGC1365——一个从地球视角看呈正面朝向的邻近旋涡星系,这种朝向使其细节更易于观测。
这使得研究团队能够分离并分析其中正在形成新恒星的各个区域。
年轻的炽热恒星发出强烈的紫外光,激发周围气体。
这一过程使氧等元素产生特征性的窄谱线。
通过分析这些光谱模式,科学家能够研究元素在星系中的分布情况。
天文学家长期以来一直知道,星系中心往往含有更高浓度的氧等重元素,而外围区域则较少。
这些分布模式受到多种过程的影响,包括恒星形成和超新星爆发的时间与位置、气体在星系内外的流动,以及与其他星系过去的相互作用。
螺旋星系NGC1365的六幅视图,源自其光谱测光数据立方体,该数据立方体由TYPHOON巡天项目获取。
最左侧为宽带图像,通过平衡B(蓝)、V(可见光)和R(红)波段的连续谱图像,近似呈现人眼所见的星系外观。
其右侧为窄带图像,从TYPHOON数据立方体中提取,中心波长对准电离氢的Hα谱线。
单个HII区清晰可见,这些区域由炽热、高光度的O型与B型恒星提供能量,勾勒出两条宏伟的旋臂结构。
接下来的三幅图像为分别以其他诊断性发射线(氮、硫以及三种诊断线的合成图像)为中心的数据切片。
最后一幅图展示了NGC1365经颜色编码的视向速度场。
致谢:B.Madore,卡内基科学研究所天文台 重建120亿年的星系演化历程 通过追踪NGC1365中氧含量的空间分布变化,并将观测结果与Illustris项目提供的先进数值模拟进行比对,研究团队得以重建该星系数十亿年来的演化历程。
这些模拟涵盖了气体运动、恒星形成、黑洞活动以及化学成分演化等关键物理过程,时间跨度从宇宙早期延续至今。
他们的分析表明,该星系的中心区域形成较早,并迅速富集了氧元素。
相比之下,外围区域则通过数十亿年间与多个矮星系的反复碰撞逐渐演化而成。
外侧的旋臂似乎形成时间较晚,很可能是由这些并合事件带来的气体和恒星逐步构建起来的。
看到我们的模拟结果与另一个星系的数据如此接近,非常令人兴奋,哈佛大学天体物理学家、哈佛史密松天体物理中心的天文学家拉尔斯赫尼格说。
这项研究显示,我们在计算机上模拟的天文学过程正在数十亿年间塑造着像NGC1365这样的星系。
一种理解星系的新工具 总体而言,研究结果表明NGC1365最初是一个相对较小的系统,随后通过多次与较小邻近星系的并合,逐渐演化成一个巨大的旋涡星系。
凯利表示,这项工作展示了星系气体中的化学特征如何揭示其过往历史,从而确立了河外星系考古学作为天文学中一种有价值的新工具。
这项研究很好地展示了理论如何直接助力观测工作。
我认为,这项研究还将影响理论研究者与观测研究者之间的协作方式,因为该项目中理论研究与观测工作各占一半,二者缺一不可。
唯有理论与观测紧密结合,才能得出这些结论。
这对银河系意味着什么 研究NGC1365等与银河系具有相似特征的星系,有助于科学家更深入地理解银河系的起源,并判断其演化历史在宇宙中是否具有代表性或属于特例。
所有旋涡星系都是以相似的方式形成的吗?凯利问道,它们的形成过程是否存在差异?它们现在的氧元素分布在哪里?我们的银河系在哪些方面有所不同,或者是否具有独特之处?这些问题正是我们想要解答的。
BY: Smithsonian FY: AI 如有相关内容侵权,请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处
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